EP0615956A1

EP0615956A1 - Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus synthetischem, kristallinem Kenyait und sauerstoffabspaltenden Salzen sowie deren Verwendung

Info

Publication number: EP0615956A1
Application number: EP94102124A
Authority: EP
Inventors: Harald Dr. Bauer
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Clariant Produkte Deutschland GmbH
Priority date: 1993-03-13
Filing date: 1994-02-11
Publication date: 1994-09-21
Anticipated expiration: 2014-02-11
Also published as: DE59405742D1; JPH0710533A; US5424053A; ES2117158T3; EP0615956B1; DE4308062A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus synthetischem, kristallinem Kenyait und sauerstoffabspaltenden Salzen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man 1 Mol Natronwasserglas, welches ein molares Verhältnis von SiO2 : Na2O = 1 : (o,25 bis o,5) hat, mit o,1 bis o,9 Mol einer Verbindung, welche in molarer wäßriger Konzentration einen pH-Wert von kleiner als 1o,5 hat, als Neutralisationsmittel vermischt und in Gegenwart von Kenyait-Impfkristallen bei Temperaturen von 373 bis 523 K, insbesondere von 453 bis 493 K, im Autoklaven 1 bis 1o Stunden lang erhitzt, und nach dem Abkühlen o,15 bis 1,5 Mol Wasserstoffperoxid, bezogen auf 1 Mol eingesetztes Natronwasserglas, zugibt und aus der Reaktionssuspension den Feststoff als Trockensubstanz isoliert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus synthetischem, kristallinem Kenyait und sauerstoffabspaltenden Salzen sowie deren Verwendung.
Kenyait kann gemäß der DE-A-34 00 130 nach einem sehr aufwendigen Verfahren hergestellt werden. Kenyait wird in der DE-A-34 00 130 als Natriumsalz(I) bzw. Na-SKS-1 bezeichnet.
Kristalline Schichtsilikate, zu denen der Kenyait zählt, wirken als Ionenaustauscher und werden Waschmitteln als Enthärter zugesetzt. Waschmittel enthalten oft Peroxide als Bleich-, Oxidations- und Desinfektionsmittel. Bei der Lagerung des Waschmittels kommt es zu einem unerwünschten Peroxidabbau.
Es war daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus synthetischem, kristallinem Kenyait und sauerstoffabspaltenden Salzen zu finden, bei dem keine Salzbildung zu einer unerwünschten Abwasserbelastung führt, das auf preiswerten Ausgangssubstanzen basiert, mit guten Raum-Zeit-Ausbeuten arbeitet und bei dem nur eine geringe Peroxidzersetzung eintritt.
Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß man bei der Herstellung eines Gemisches aus Kenyait und sauerstoffabspaltenden Salzen 1 Mol Natronwasserglas, welches ein molares Verhältnis von SiO₂ : Na₂O = 1 : (o,25 bis o,5) hat, mit o,1 bis o,9 Mol einer Verbindung, welche in molarer wäßriger Konzentration einen pH-Wert von kleiner 1o,5 hat, als Neutralisationsmittel vermischt und in Gegenwart von Kenyait-Impfkristallen bei Temperaturen von 373 bis 523 K, insbesondere 453 bis 493 K, im Autoklaven 1 bis 1o Stunden lang erhitzt, und nach dem Abkühlen o,1 bis 1,5 Mol Wasserstoffperoxid, bezogen auf 1 Mol eingesetztes Natronwasserglas, zugibt und aus der Reaktionssuspension den Feststoff als Trockensubstanz isoliert.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann weiterhin wahlweise auch noch dadurch ausgestaltet sein, daß man

a) als Neutralisationsmittel insbesondere Peroxidsalze bildende Verbindungen wie Phosphorsäure, Borsäure, Kieselsäure, Kohlendioxid, Alkalihydrogencarbonat, Alkalidihydrogenphosphat oder Natriumtetraborat verwendet;
b) die Menge an Neutralisationsmittel so dosiert, daß in der Reaktionssuspension ein Verhältnis von SiO₂ : Na₂O = (4 bis 2o) : 1 vorliegt;
c) das Wasserstoffperoxid in Form einer 5 bis 75 gewichts%igen wäßrigen Lösung zugibt;
d) 0,5 bis 10 Gew% Impfkristalle, bezogen auf den SiO₂-Gewichtsanteil im Natronwasserglas, zugibt;
e) die Umsetzung im Autoklaven bei einem molaren Verhältnis von SiO₂ : H₂O = 1 : (5 bis 100) durchführt;
f) die Reaktion in Gegenwart von Aluminium-, Phosphor-, Bor- und/oder Schwermetall-Verbindungen, wie beispielsweise Eisen durchführt;
g) die Reaktionsmischung vor dem Erhitzen auf einen pH-Wert von 9 bis 12 einstellt;
h) die Reaktion kontinuierlich durchführt;
i) bei der kontinuierlichen Arbeitsweise in 5 bis 30 Gew% Impfkristalle, bezogen auf den SiO₂-Gewichtsanteil im Natronwasserglas, zugibt;
j) der Reaktionssuspension peroxidstabilisierende Verbindungen wie beispielsweise Magnesiumsilikat, Ethylendiamintetraessigsäure, Tripolyphosphor-, Pyrophosphor- oder Orthophosphorsäure jeweils in Form ihrer Natriumsalze zugibt;
k) den Feststoff und die in der Reaktionssuspension gelösten Stoffe durch eine Unterdruckverdampfung als Trockensubstanz isoliert;
l) die Reaktionssuspension mit einem erwärmten Gasstrom bei einer Feststofftemperatur zwischen 3o3 und 363 K beispielsweise in einem Wirbelbetttrockner, Trommeltrockner, Sprühtrockner oder Granulator als Trockensubstanz isoliert;
m) die Reaktionssuspension in einen Filterkuchen und Filtrat trennt und getrennt trocknet und die erhaltenen Trockenstoffe miteinander vermischt;
n) einen Teil des Wasserstoffperoxids dem Filtrat zusetzt, zur Trockene eindampft und in zerkleinerter Form mit dem getrockneten Filterkuchen vereinigt.
o) 1 Mol Natronwasserglas, welches ein molares Verhältnis von SiO₂ Na₂O = 1 : (o,25 bis o,5) hat, mit 0,1 bis o,9 Mol einer Verbindung, welche in molarer wäßriger Konzentration einen pH-Wert von kleiner als 1o,5 hat, als Neutralisationsmittel vermischt und in Gegenwart von Kenyait-Impfkristallen bei Temperaturen von 373 bis 523 K, insbesondere 453 bis 493 K, im Autoklaven 1 bis 1o Stunden lang erhitzt und, in Abänderung des Patentanspruchs 1, die Trockensubstanz isoliert und zu dieser Trockensubstanz o,15 bis 1,5 Mol Wasserstoffperoxid, bezogen auf 1 Mol eingesetztes Natronwasserglas, zugibt.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Gemisch kann man zum Waschen, Reinigen, Bleichen oder Spülen von Textilien oder Geschirr allein oder zusammen mit üblichen Hilfsstoffen wie beispielsweise Tenside, Zeolithe, Tripolyphosphate, Gerüststoffe oder Oxicarboxylate einsetzen.
Für die Synthese von Kenyait werden bei Reaktionstemperaturen von 468 bis 493 K Reaktionszeiten von maximal 6 Stunden benötigt.
Die Zugabe von Impfkristallen ist von wesentlichem Einfluß auf die Art der auskristallisierenden Schichtsilikate und die Reaktionszeiten. Kenyait entsteht jedoch auch, in verminderter Reinheit, bei längeren Reaktionszeiten ohne Zugabe von Impfkristallen. Es ist selbstverständlich, daß auch das fertige Salzgemisch oder die Suspension als Impfkristall zugesetzt werden können.
Es ist für eine kontinuierliche Reaktionsführung vorteilhaft, den Autoklaven nicht vollständig zu entleeren, sondern stets mindestens teilweise mit Produktmischung gefüllt zu halten, die aus dem auskristallisierten Silikat, der Mutterlauge sowie nicht umgesetzten Ausgangsprodukten entsteht. Damit verbleibt ein hoher Anteil an Silikat-Kristallen im Autoklaven, die die weitere Bildung von kristallinem Silikat fördern.
Die Umsetzung der Alkalimetallsalze mit Wasserstoffperoxid kann in demselben Behälter der Schichtsilikatsynthese erfolgen. Es ist dann von Vorteil, die gesamte Reaktionslösung einzudampfen.
Erfindungsgemäß können Gemische erhalten werden, die bis zu 19,6, vorzugsweise bis 13,9 Gew% Peroxid enthalten.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren entfällt auch die herstellungsbedingte Salzfracht des Abwassers, die aus der Natriumcarbonatperoxohydrat-Herstellung resultiert.
Natriumcarbonatperoxohydrat, welches als Bleich-, Oxidations- und Desinfektionsmittel Verwendung findet, wird aus wäßrigen Lösungen von Natriumcarbonat und Wasserstoffperoxid erhalten, wobei Natriumchlorid, Natriumpolyphosphate oder Polyacrylate als Aussalz- und Kristallisationshilfsmittel dienen (vgl. "Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie", 4. Auflage, Band 17, Seiten 724/725).
Die guten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Gemisches beruhen einerseits auf der Ionenaustauschfähigkeit des Schichtsilikates, wodurch die Härtebildner des Waschwassers nicht ausfallen, andererseits, wegen der deutlich geringeren Alkalität, auf einer deutlichen Lagerstabilisierung des Peroxidgehaltes.
Bei Produkten, welche nach der wahlweisen Ausgestaltung o) hergestellt werden, liegt eine geringere Lagerstabilität des Peroxids vor.
Die Erfindung wird anhand der Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

1643 g Reaktionsmischung der molaren Zusammensetzung o,311 Na₂O : 0,0054 Al₂O₃ : 1 SiO₂ : 32,6 H₂O wird aus 563 Gewichtsteilen Natronwasserglas (26,3 % SiO₂, 8,43 % Na₂O, 0,24 % Al₂O₃) und 1o8o g Gewichtsteilen Wasser hergestellt. Danach werden 4 g kristalliner Kenyait aus einem früheren Versuch zugegeben. Man leitet bei 347 K unter Rühren CO₂ bis zu einem pH-Wert von 9,1 ein. Die Reaktionsmischung wird unter Rühren in einem Edelstahlautoklaven auf 478 K erhitzt und bei einem Druck von 16 bar 4 Stunden unter diesen Bedingungen gehalten. Nach dem Abkühlen wird die Suspension mit 59,1 g H₂O₂ (70 gew.-%ig) versetzt und zur Trockene eingedampft. Man erhält 281,7 g eines Gemisches aus Kenyait und Natriumpercarbonat mit einem Peroxid-Gehalt von 8,86 Gew% (als H₂O₂).

Beispiel 2

Entsprechend Beispiel 1 wird eine Wasserglaslösung mit Kenyait-Impfkristallen hergestellt. Unter Rühren werden 74,8 g NaHCO₃ zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wird wie im Beispiel 6 weiterbehandelt. Nach dem Abkühlen wird die Sus-pension mit 84,9 g H₂O₂ (70 gew.-%ig) versetzt und zur Trockene eingedampft. Man erhält 296,9 g eines Gemisches aus Kenyait und Natriumpercarbonat mit einem Peroxid-Gehalt von 10,93 Gew% (als H₂O₂).

Claims

Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus synthetischem, kristallinem Kenyait und sauerstoffabspaltenden Salzen, dadurch gekennzeichnet, daß man 1 Mol Natronwasserglas, welches ein molares Verhältnis von SiO₂ Na₂O = 1 (o,25 bis o,5) hat, mit o,1 bis o,9 Mol einer Verbindung, welche in molarer wäßriger Konzentration einen pH-Wert von kleiner als 1o,5 hat, als Neutralisationsmittel vermischt und in Gegenwart von Kenyait-Impfkristallen bei Temperaturen von 373 bis 523 K, insbesondere von 453 bis 493 K, im Autoklaven 1 bis 1o Stunden lang erhitzt, und nach dem Abkühlen o,15 bis 1,5 Mol Wasserstoffperoxid, bezogen auf 1 Mol eingesetztes Natronwasserglas, zugibt und aus der Reaktionssuspension den Feststoff als Trockensubstanz isoliert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Neutralisationsmittel insbesondere Peroxidsalze bildende Verbindungen wie Phosphorsäure, Borsäure, Kieselsäure, Kohlendioxid, Alkalihydrogencarbonat, Alkalidihydrogenphosphat oder Natriumtetraborat verwendet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Menge an Neutralisationsmittel so dosiert, daß in der Reaktionssuspension ein Verhältnis von SiO₂ Na₂O = (4 bis 2o) : 1 vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wasserstoffperoxid in Form einer 5 bis 75 gewichts%igen wäßrigen Lösung zugibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man 0,5 bis 10 Gew% Impfkristalle, bezogen auf den SiO₂-Gewichtsanteil im Natronwasserglas, zugibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung im Autoklaven bei einem molaren Verhältnis von SiO₂ H₂O = 1 : (5 bis 100) durchführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion in Gegenwart von Aluminium-, Phosphor-, Bor- und/oder Schwermetall-Verbindungen wie beispielsweise Eisen durchführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktionsmischung vor dem Erhitzen auf einen pH-Wert von 9 bis 12 einstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion kontinuierlich durchführt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der kontinuierlichen Arbeitsweise 5 bis 30 Gew% Impfkristalle, bezogen auf den SiO₂-Gewichtsanteil im Natronwasserglas, zugibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man der Reaktionssuspension peroxidstabilisierende Verbindungen wie beispielsweise Magnesiumsilikat, Etyhlendiamintetraessigsäure, Tripolyphosphor-, Pyrophosphor- oder Orthophosphorsäure jeweils in Form ihrer Natriumsalze zugibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man den Feststoff und die in der Reaktionssuspension gelösten Stoffe durch eine Unterdruckverdampfung als Trockensubstanz isoliert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktionssuspension mit einem erwärmten Gasstrom bei einer Feststofftemperatur zwischen 3o3 und 363 K beispielsweise in einem Wirbelbetttrockner, Trommeltrockner, Sprühtrockner oder Granulator als Trockensubstanz isoliert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktionssuspension in einen Filterkuchen und Filtrat trennt und getrennt trocknet und die erhaltenen Trockenstoffe miteinander vermischt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des Wasserstoffperoxids dem Filtrat zusetzt, zur Trockene eindampft und in zerkleinerter Form mit dem getrockneten Filterkuchen vereinigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man 1 Mol Natronwasserglas, welches ein molares Verhältnis von SiO₂ : Na₂O = 1 : (o,25 bis o,5) hat, mit o,1 bis o,9 Mol einer Verbindung, welche in molarer wäßriger Konzentration einen pH-Wert von kleiner als 1o,5 hat, als Neutralisationsmittel vermischt und in Gegenwart von Kenyait-Impfkristallen bei Temperaturen von 373 bis 523 K, insbesondere 453 bis 493 K, im Autoklaven 1 bis 1o Stunden lang erhitzt und, in Abänderung des Patentanspruchs 1, die Trockensubstanz isoliert und zu dieser Trockensubstanz o,15 bis 1,5 Mol Wasserstoffperoxid, bezogen auf 1 Mol eingesetztes Natronwasserglas, zugibt.
Verwendung des Gemisches nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man es zum Waschen, Reinigen, Bleichen oder Spülen von Textilien oder Geschirr einsetzt.
Verwendung des Gemisches nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß man es zusammen mit üblichen Hilfsstoffen wie beispielsweise Tenside, Zeolithe, Tripolyphosphate, Gerüststoffe oder Oxicarboxylate einsetzt.